2019年eh油动机原理及典型故障案例分析.ppt

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1、上汽N135-13.24/535/535型汽轮机 EH油动机原理及典型故障案例分析 主讲人:黄聪,目录,一、EH系统的功能与组成 二、供油系统 三、控制阀门的油动机 四、危急遮断控制块 五、隔膜阀 六、EH油动机原理总图 七、保安系统原理图 八、案例分析,EH系统的功能,EH系统的功能是接受DEH输出指令,控制汽轮机进汽阀门开度,改变进入汽轮机的蒸汽流量,满足汽轮机转速及负荷调节的要求。因此EH系统实际上是DEH控制器的执行机构。控制油介质是三芳基磷酸脂,它具有良好的阻燃性能和化学稳定性。,EH系统的组成,EH系统由两部分组成:控制阀门的油动机以及提供油动机动力油的EH供油系统。它们之间用不锈

2、钢管及接头相连。(除正常控制进汽阀门的开度外,EH系统还包括在危急情况下自动关闭油动机的装置。这些装置由一个危急遮断控制块或称为电磁阀组以及一个与原保安系统起联系作用的隔膜阀所组成。) EH供油系统是一个全封闭定压系统,它提供控制部分所需的全部动力油。它由油箱、冷油器、滤油器、高压蓄能器、低压蓄能器、各种压力控制阀、油泵及马达所组成。,EH供油系统,EH供油系统是一个组合油箱,有两个独立的油泵系统,它主要包括下列部件: 1、一个不锈钢油箱; 2、两台相同容量的主油泵; 3、一个控制块(装在油箱顶部); 4、两个冷油器; 5、一个囊式高压蓄能器; 6、一个精密滤器组件; 7、一台冷却泵; 8、一

3、台滤油泵; 9、滤油器; 10、热工、电气装置等附件。 11、工作介质抗燃油 (三芳基磷酸酯型的合成油),组合油箱,供油系统原理,EH油从油箱经油泵入口门、入口滤网、EH油泵(高压变量柱塞泵)、EH油控制块(包括出口滤网、逆止阀、出口门、溢流阀)后,经高压蓄能器和高压供油母管HP送至各执行机构和危急遮断系统,系统执行机构的回油经有压回油母管DP、回油滤网、回油冷却器回到油箱;危急遮断系统的回油经无压回油母管DV1、DV2回油箱。机组正常运行时无压回油母管中的回油为AST危急遮断控制块内危急遮断油经两个节流孔后的排油,在两个节流孔之间安装有压力表(ASP),用来监视AST电磁阀工作的情况。,EH

4、供油系统原理图,油箱顶部的EH控制块,它主要安装下列部件: 1、两个3微米金属丝网式滤器,分别位于两个主油泵的出口油路上。 2、两个逆止阀,分别装在每台泵的出口侧高压油路中位于3微米金属丝网式滤器的下游。 3、一个溢流阀,位于逆止阀之后的高压油总管油路上。用来监视系统总管油压,防止过压,当油压高于17Mpa时,溢流阀动作,将泄压油送回油箱。 4、两个截止阀,位于逆止阀后的高压管路上。关闭某一个阀门就能使该通路的控制块与高压油总管隔绝,以便对滤器、逆止阀以及泵进行维修。,滤器,逆止阀,溢流阀,截止阀,主油泵,两台主油泵都是等压变量泵(美国威格士柱塞泵),其出口压力维持恒定、出口流量根据系统用油量

5、的变化由油泵自身调节。出口压力可以调整:泵上有两个调节螺栓,一个调节出口压力,一个调节泵的最大出口流量,通常只调节出口压力,不调节泵的最大出口流量。当系统用油量增加时,系统压力降低,油泵出口流量会增加以使压力恢复。,流量调整螺栓,压力调整螺栓,蓄能器,EH油系统共装有五个高压蓄能器、四个低压蓄能器。蓄能器有一个合成橡胶皮囊及钢外壳组成,橡胶皮囊是用来将气室与油室分开,袋中充有干燥氮气,外壳上装有与皮囊相连的充氮防护气阀。高压蓄能器中氮气压力为9.3Mpa,小于8.27Mpa时应重新充气;低压蓄能器中氮气压力为0.21Mpa,小于0.165Mpa时应重新充气。,高压蓄能器,EH油系统高压蓄能器共

6、有五个:一个高压蓄能器安装在油箱旁,吸收泵出口的高频脉动分量,维持油压平稳,在机头左、右侧高压主汽门旁各有两个高压蓄能器与高压供油母管HP相连,提供系统正常或弥补由于油动机快速动作而需要增加的油量,蓄能器是通过一个蓄能器块与油系统相连,蓄能器块上有两个截止阀,用来将蓄能器与系统隔离,并将蓄能器中的高压油排到无压回油母管DV,最后回到油箱。,低压蓄能器,低压蓄能器共四个:在左、右侧高压调节汽门旁各安装有两个低压蓄能器,与有压回油母管DP相连,用来它作为一个缓冲器在油动机快速动作时,吸收回油系统的油压,消除排油压力波动。,控制阀门的油动机,一、主汽门油动机 1、主要部件:油缸、控制块、电磁阀、溢流

7、阀(快速卸载阀)、截止阀、AST逆止阀和回油逆止阀、位移传感器等。 2、动作原理:高压油通过截止阀进入油动机,经节流孔进入油缸下部去打开主汽门。油缸下部的油受溢流阀(快速卸载阀)控制,溢流阀受AST油控制,当AST油卸去时,溢流阀打开,将油缸下部的工作油放到回油,阀门在重型弹簧力的作用下迅速关闭。,回油逆止阀,进油节流孔,AST油逆止阀,快速卸载阀,电磁阀,截止阀,金属硬质密封的逆止阀,弹簧,阀座,阀芯,外盖,组装后的OPCAST逆止阀,组装后的回油逆止阀,油缸,油缸主要部件: 活塞杆、活塞环、缸体、端盖、拉杆、活塞杆密封组件等。,油缸零部件,活塞杆密封组件,缸体,拉杆,端盖,活塞杆,活塞环,

8、主汽门油动机原理图,思考? 从油路上考虑,主汽门的故障有哪些?,1、主汽门开启时间长。 2、主汽门开启不了。 3、主汽门活动性试验不动作。,控制阀门的油动机,二、调节汽阀油动机 1、主要部件:油缸、控制块、电液伺服阀、溢流阀(快速卸载阀)、截止阀、OPC逆止阀和回油逆止阀、滤油器等。 2、动作原理:油动机由电液伺服阀控制 ,高压油通过截止阀流经滤油器后到达电液伺服阀,电液伺服阀受伺服放大器控制,使高压油进入油缸,打开调节汽阀,或从油缸中放出工作油,使调节汽阀关闭。电液伺服阀带有机械偏置,即电气信号失去时,能使油动机处于关闭位置。溢流阀受OPC油压控制,当快速卸载动作时,OPC油压失压,它将所有

9、的工作油放到回油,阀门在重型弹簧作用力下快速关闭汽门。 3、在再热调节汽门油动机中,由进入油动机的压力油经电磁阀产生OPC油。,OPC油逆止阀,油缸,控制块,滤油器,回油逆止阀,调节汽门油动机图,截止阀,电液伺服阀,快速卸载阀,电磁阀,调节汽阀油动机原理图,再热调节汽阀油动机原理图,调节系统控制原理图,思考? 从油路上考虑,调节汽门的故障有哪些?,1、调节汽门运行中突然全开。 2、调节汽门运行中突然全关。,快速卸载阀(导阀控制的溢流阀),快速卸载阀与油动机活塞下部工作腔室相连。正常运行时,溢流阀导阀的压力整定调整杆调到最高压力(全关)。OPC(或AST)油压与油缸工作腔压力相等,靠着主滑阀弹簧

10、的作用,使主滑阀贴紧在滑阀座上,致使油动机活塞下部的工作油不会与回油腔室相通。当OPC(或AST)油泄去时,快速卸载阀的主滑阀打开,将油缸中所有工作油放到回油。汽门关闭,这一动作与电液伺服阀的位置是无关的。快速卸载阀也可以用作为手动关闭汽门的手段。关闭任何一个汽门时,首先必须关闭截止阀(以防卸载阀打开后放走大量的高压油),然后将压力整定调整杆反向慢慢旋出,观察油动机及汽门逐渐关闭。如要重新打开汽门,首先将压力整定调整杆调到最高压力的位置(关闭),然后慢慢打开截止阀。,快速卸载阀油路图,电液伺服阀,电液伺服阀是由一个带有永久磁钢的力矩马达以及带有机械反馈的二级液压功率放大器所组成。第一级液压放大

11、器由一个双喷嘴及一个单挡板组成。此挡板固定在力矩马达的衔铁中点,并且在两个喷嘴之间穿过,使喷嘴与挡板之间形成两个可变的节流缝隙。由挡板及喷嘴控制的油压通到第二级滑阀两端面上。第二级是四通滑阀结构,这种结构中,在相同的压差下,滑阀的输出流量与滑阀开口成正比。一个悬臂反馈弹簧固定在挡板上,并嵌入滑阀中心的槽内。在零位置,挡板对两个喷嘴的油流相同,因此就不存在引起滑阀位移的压差。当有信号作用在力矩马达上时,衔铁及挡板就会偏向某一个喷嘴,使滑阀两端的油压不同,从而推动滑阀移动。滑阀会一直移动到由反馈弹簧所传递的反作用力与力矩马达发出的力相等为止。由于滑阀输出的流量,使油动机活塞移动,通过LVDT(线性

12、位移差动变送器)反馈,将作用在力矩马达上的信号消失。此时挡板返回到中间位置,滑阀两端的压差为零,也返回到中间位置,直到力矩马达收到另一个信号电流为止。,电液伺服阀剖视图,伺服阀 - 阀套,为了使阀芯凸肩与油口精确匹配,在阀体内应安装 阀套。,伺服阀 阀芯,为了使阀芯凸肩与油口精确匹配,在阀体内应安装 阀套。,伺服阀 预过滤器,在主阀体内,还应安装用于过滤控制油液的过滤器。,伺服阀 控制油,阀体端盖用于通过从过滤器至比例阀先导级的控制油液。,伺服阀 喷嘴挡板,伺服阀 喷嘴,先导级含有两个喷嘴 .,伺服阀 力矩马达,. 和一个力矩马达。挡板一方面与力矩马达衔铁连接,另一方面,其穿过两个喷嘴,与主阀

13、芯连接。,伺服阀,当伺服阀失电时,挡板位于两个喷嘴中间,所以主阀两个控制腔中的压力是相等的 ,即主阀芯也是位于中位。,伺服阀,在力矩马达中,安装有环绕在衔铁四周的永久磁铁磁轭。,伺服阀,在力矩马达线圈中通入电流会激磁衔铁,并引起其倾斜。衔铁倾斜方向由电压极性来确定,倾斜程度则取决于电流大小。,伺服阀,衔铁倾斜会使挡板更加靠近一个喷嘴,而远离另一个喷嘴。,伺服阀,这样会使主阀两端控制腔中的压力产生压差 .,伺服阀,. 引起主阀芯移动,比例阀有流量输出。 随着主阀芯移动,当两控制腔中的压力相等时,挡板又处于两喷嘴中间,这时主阀芯停止移动。,伺服阀,电液伺服阀,第一级液压放大器,二级液压功率放大器,

14、电液伺服阀,滑阀(主阀芯),电液伺服阀参数设置不当,以及伺服阀本身故障包括电气部分控制短路或断线,零部件腐蚀、密封件损坏造成泄漏,内滤网堵塞造成油流不畅等,都有可能造成阀门动作异常,使调节汽门发生超调过大、阀位不稳、阀门卡涩等,严重影响动态调节品质,甚至造成阀门低频振荡,进而引起功率振荡并最终发散。,图 伺服阀内部结构,思考? 电液伺服阀故障有哪些?故障产生的后果是什么?,危急遮断控制块(电磁阀组),一、主要组成部件:一块控制块、两个OPC电磁阀、四个AST电磁阀、两个止回阀。所有电磁阀都装在控制块上。控制块内部加工了必要的通道,以连接各元件之间的通路。 二、OPC、AST电磁阀的区别:OPC

15、电磁阀由内部供油控制,阀门为常闭型,失电关闭,通电打开。AST电磁阀则由高压油路来的外部供油控制,阀门为常开型,通电关闭,失电打开。,三、控制原理: 1、一旦发生甩负荷(超过30%),或者当机组超速到额定值的103%,则OPC电磁阀动作,所有受OPC油压控制的调节汽门油动机由于OPC油快速泄放到回油而将迅速关闭。由于止回阀的作用,AST油压仍将保持,因此主汽门仍维持全开状态。 2、控制块有两个AST通道,遮断汽轮机至少需在每一通道中有一个AST电磁阀失电动作。一旦AST总管与回油相通,通过两个止回阀会使OPC总管通过AST与回油相通,因而OPC油压也同时泄压,主汽门、调节汽门同时快速关闭。 3

16、、两个OPC电磁阀和四个AST电磁阀都是两级动作阀,以AST为例,第一级电磁阀正常时通电关闭,使外部进入的高压油进入第二级控制阀芯,将AST母管通路堵住,使控制主汽门油动机能建立AST油压。当AST电磁阀打开,高压油在第二级阀芯上提供的不平衡力随即消失,于是阀芯将控制AST母管的通路打开。,逆止阀,OPC电磁阀,控制块,AST电磁阀,危急遮断控制块原理图,电磁阀剖视图,隔膜阀,隔膜阀作用:当汽轮机正常运行时,超速遮断装置的安全油通入隔膜阀阀盖内隔膜上腔室中,其产生的向下力克服了向上的弹簧紧力,使阀保持在关闭位置,堵住AST总管通回油的通道。超速遮断机构或手拍危急遮断装置的动作,均能使隔膜上的安

17、全油压力消失或降低,因而使压缩弹簧打开阀门,把AST油排到回油管。AST油压的消失,将关闭所有的汽门。,安全油室,隔膜片,隔膜阀弹簧室,隔膜阀阀头,隔膜阀剖视图,隔膜阀工作原理图,EH油动机原理图,保安系统原理图,案例分析,现象: 6号机做主汽门严密性试验后打闸时,出现EH油系统有压回油压力高及EH系统压力下降到5.12Mpa左右并联动备用主油泵运行,油箱油位升至497mm后下降至356mm,30秒后油压恢复正常。,分析,本次汽机做主汽门严密性试验是在DCS操作界面进行的,当点击试验时系统会存在2种状态:、4个自动主汽门油动机的电磁阀带电并接通回油,此时油动机的压力油经电磁阀回至有压回油系统,

18、汽门关闭。、6个调节汽门油动机的伺服阀同时接受全开阀门的指令,此时,油动机的压力油经伺服阀后到达油缸底部,未接通回油系统,汽门全开、伺服阀也在开阀状态。,在该2种状态同时存在的情况下,运行操作人员在未退出主汽门严密性试验的状态下,汽机就地进行打闸,此时,EH油系统仍受DCS逻辑的控制(即汽机仍在进行主汽门严密性试验),4个自动主汽门油动机的压力油仍接通有压回油系统泄油,6个调节汽门油动机的伺服阀仍在开阀状态,但就地人工手动打闸是泄去隔膜阀上部的低压安全油而使隔膜阀动作泄去EH油系统的AST及OPC油压,这时,10个油动机的卸荷阀动作,汽门关闭,所有油动机的压力油均与有压回油系统接通,这就造成了有压回油系统压力高报警,过压阀动作,油直接回至油箱。,大量的回油就造成了油箱油位短时间上升至497mm,同时EH系统压力快速下降,11.03MPa联动备用油泵。由于系统回油量大,两台EH油泵同时运行都无法维持系统压力,(一台EH油泵最大流量为110L左右)EH系统压力继续下降,9.31MPa 保护动作,当EH系统油压力下降至6.89MPa后才复位,主汽门电磁阀断电、调门伺服指令才回至零,切断了主汽门、调门油动机压力油与有压回油系统的回路,EH系统油压慢慢重新恢复正常。,

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